蘋果、小米的這些操作 讓USB PD、GaN笑出了聲

電子發燒友網報導（文/黃山明）或許誰也沒想到，繼蘋果、三星不再附贈手機電源適配器的操作之後，國內廠商的跟進速度會這麼快。但更沒想到的是，在小米的一陣運營之下，GaN充電器或許將徹底進入到消費者的手中，一個新的時代，即將拉開序幕。

雖然終端廠商給出了種種理由讓自己不再附贈充電頭的操作合理化，但最終還是回到一點，這樣的動作能夠幫助企業盈利。不附贈充電頭能夠極大減少手機盒體積，提高運輸效率，減少運輸、倉庫成本。更何況小米也在價格不變的情況下將選擇權交給了用戶，避免了輿論的危機。

毫無疑問，不再附贈充電器將變相提升企業的利潤。據Comprar Acciones數據顯示，蘋果預計在2021年生產2.3億部iPhone，假設其中有超過一半的用戶購買了價值149元的20W「快速充電器」，那麼將帶來171.35億元的增量市場空間。

取消電源適配器 讓USB PD成為最大贏家

對於第三方電源適配器企業而言，終端廠商所釋放的空間無疑將帶來一場狂歡。南京沁恆微電子股份有限公司產品總監王曉峰表示，終端廠商取消附帶充電器，對於上下遊各個快充行業相關的廠商來說都是一次絕好的機遇，必定會助推國內的快充市場百花齊放。同時，對於快充協議的統一和兼容也是一件非常有利的事。

深圳慧能泰半導體科技有限公司CTO謝仁踐認為，蘋果新機不再標配充電器，除了本身帶了第三方快充巨大的商機，更是標誌著大一統的USB PD時代到來，為充電器互相兼容和減少地球的電子垃圾樹立了一個標杆，同時加速了手機和筆記本電腦之外的設備採用USB-C和USB PD標準。

蘋果之所以幹預取消附贈充電器，除了能夠促進環保以及增加企業利潤外，還在於充電技術並非蘋果的賣點，其多年以來的推出的5V1A充電器，被許多消費者吐槽為工業時代的電子垃圾。

但安卓側則不同，不論是vivo、OPPO、小米還是華為，都有自己獨特的快充技術，協議互不相容。而高速閃充在如今電池技術發展受限的今天，能夠極大提升用戶的使用體驗。廠商也為此投入了大量的研發及宣傳成本，因此放棄附贈充電器所付出的成本要比蘋果更高，不過這樣操作反而能夠促進快充協議走向統一。

王曉峰表示，目前的快充市場，從協會，到CPU廠商，再到手機品牌，各個廠商都在努力打造自己的充電「黑科技」，試圖讓充電達到更高的功率，形成品牌自己的獨有競爭力，這種對技術的探索和努力是值得鼓勵的。

但另一方面，USB PD藉助著其強大的通用性，大小通吃的功率範圍，還有背後USB-IF強大的影響力，成為了所有充電協議中的黑馬，被幾乎所有終端廠商的設備所兼容。

王曉峰認為，目前的手機雖然協議各不相同，但無一例外的支持了PD協議，這樣就在保持著通用性的同時，又具有自家的特色技術，若消費者購買了一個PD快充電源，可以獲得還不錯的充電速度，若消費者購買了一個終端廠商定製的電源，則可以獲得極致的快充體驗。這樣「進退自如」的策略無疑給消費者帶來了福音。

對於目前百花齊放的快充協議，沁恆的方案是由PD協議來支撐起絕大部分手機的充電需求，其他協議則儘可能多的兼容支持，以保證一些較舊的設備的使用體驗。相信隨著越來越多的設備支持越來越大的PD充電功率，消費者的充電體驗將會越來越好。

慧能泰方面則更希望協議能夠統一，謝仁踐指出，統一的方式就是基於USB PD的VDM（客戶自定義信息），通過VDM命令，系統廠商可以建立原裝設備的握手，甚至採用加密信息（如SHA256加密方式）識別原裝設備，這充分解決了系統廠商的設備安全並保護系統廠商的利益鏈。充電協議統一是個逐步實現的過程，現在一直在進行，最終達到終極的統一。針對這麼多充電協議，慧能泰的應對方式是支持所有的主流快充協議，根據客戶的需求開放不同的私有協議。

儘管安卓廠商們在快充技術中投入了大量成本，並且出於考慮自身的設備安全並保護自身的利益鏈的目的，並不開放各自的充電協議。但隨著安卓陣營的三星、小米等廠商開始從不附贈充電器中獲益時，其他廠商很難不跟進，不附贈充電器也將成為未來的常態。而這，對於USB PD協議而言，將是一個爆發的絕佳機遇。

GaN的出現是一場雙贏

在小米宣布將電源適配器與手機分離後，一個細節值得注意，即套裝版所配備的充電器皆為GaN產品。許多廠商已經推出而來自己GaN產品，而OPPO在2019年下半年更是在OPPO Reno Ace中標配了65W的GaN快充充電器。而小米此舉，也將加速普及GaN。

不僅是國內的企業，有消息稱，Navitas半導體將在今年獲得來自蘋果的GaN充電器訂單，同時臺積電將為Navitas供應GaN晶片。

作為第三代半導體材料的GaN，應用在充電領域，相比普通充電器，GaN充電器可以通過升高開關頻率減小變壓器體積，能減小或者省略散熱片，解決了傳統PD充電器的發熱量大、散熱效果不佳的痛點。

圖源：Yole

據知名調研機構Yole數據來看，GaN快充有望成為消費電子領域的下一個熱門應用，CADR高達85%，預計全球的GaN功率半導體市場規模從2018年的873萬美元增長到2024年的3.5億美元。

如今廠商在充電領域技術突飛猛進，高功率快充已經較為常見，甚至市場已經有多款100W以上的充電器面市，而GaN材料的特性也為廠商帶來一個更好的選擇。謝仁踐提到，大功率充電要求功率器件性能更好（如GaN等高性能功率器件），要求AC-DC和同步整流驅動晶片支持先進拓撲、高頻化、高效化，也要求快充協議晶片支持更高功率、更靈活的功率分配方式、更高的晶片集成度等。

真茂佳副總經理任煒強認為，GaN器件的應用目的為了提升效率和功率密度，對於次級端的同步整流MOS也需達到同樣的效果，針對此應用真茂佳半導體推出了100V G3 SpeedFETTM產品系列，此產品系列不但擁有業內領先的Rdson*Qg、Rdson*Qoss水平，同時優化了內部緩衝網絡使瞬態VDS尖峰更低，EAS能力相對上代提升50%以上已經超過普通Trench MOS水平。這樣GaN充電器的性能得以更好的發揮和更加的可靠性。

針對高功率，如100W以上的充電器，任煒強提到，這將會用到PFC和LLC 電路，真茂佳無論是原邊SJMOS、Diode還是次級的SR MOS都會有相應的產品配合，同時專門針對上述應用進行了相關優化。

不過高速快充讓充電電流更大、充電電壓更高、器件的工作溫度更高，所以對充電器和電池的安全也提出了更高的要求。各種保護功能，如過流保護、過壓保護、過溫保護等的要求也更高。

對此，真茂佳給出了兩個降溫的解決方案，一、降低器件的損耗，如上所述要提升器件的性能。二、熱設計，分為系統熱設計和器件的熱設計。針對器件熱設計目前真茂佳半導體通過新的封裝形式優化散熱。

部分品牌GaN充電器情況匯總|方正證券

在如今快充大行其道之下，供電功率一再上漲，這也導致不少充電器體積不斷增大，也降低了攜帶的方便性。GaN的出現，不僅解決了體積問題，還能夠支持更高功率，降低發熱量，提升了消費者的使用體驗。而對於企業而言，相比普通充電器，GaN產品價格普遍較高，擁有更高的利潤率，也讓企業擁有更強的推廣意願。

有線充電仍是主流 未來向小型化、輕量化方向發展

就如同當年蘋果率先取消耳機孔，然後迎來了TWS的盛世，而今蘋果也率先取消了附帶充電器，又會否再次取消充電接口，讓無線充電迎來曙光。從蘋果如今推出的MageSafe來看，蘋果正在朝著這個方向努力。

真茂佳方面認為，無線充電在某些應用場景存在便利美觀的優勢，尤其是無線充電和汽車、家具等的融合，相信這些領域會有明確的趨勢，但完全取消充電口還要取決於無線充電的效率和功率。這對晶片廠將會是一個機遇，真茂佳半導體已經有多款產品用於國際一流廠家相關產品。

而慧能泰認為，無線充的功率轉換效率還是比有線充的功率轉換效率低，因此即使有手機取消有線充改為純無線充，有線充仍會佔據主流的充電市場。

假如未來有手機完全取消充電口，肯定對相關元器件及晶片廠商造成衝擊。首先無線充方案會得到飛快的發展，無線充發射端（TX設備）會得到高速發展，而無線充的接收端（RX設備）也會快速普及起來。類似電動牙刷、電動剃鬚刀會快速使用無線充充電。對於有線充的電源適配器的市場基本不受影響，因為在無線充應用場合下，有線充的受電設備只是由手機變為無線充的TX端，總體需求不變。

至於未來電源適配器的發展路線，謝仁踐表示，未來幾年，市場將向著小型化、輕量化、支持多口輸出、多口智能動態功率分配等方向發展。電源管理晶片的發展方向是高頻化、高度集成化、大功率化，支持QR、ACF、ZVS等先進控制方式越來越多。協議晶片走向高集成化、外圍電路數量最小化方向發展。

而充電器則向著更高的輸出功率，支持比20V更高的輸出電壓（如28V），100W-200W甚至更高的輸出功率；多口輸出，支持智能動態功率分配等；創新型拓撲，支持多口功率輸出，同時滿足較高的能效要求等方向進發，在這其中存在大量機遇。

無外接口的手機必然是未來手機的下一個形態，但這需要無線充電技術發生飛躍，比如出現遠距離充電才可能實現，不然消費者只不過是將充電線從手機下端放到了手機背部，沒有本質性的區別。而這種技術短期內很難實現，因此有線充電在未來一段時間仍然佔據主流。

小結

蘋果、三星、小米不再附帶充電器的方式，未來也必然會引領更多的跟風者，除了使第三方企業獲得收益以外，也在一定程度上將打破各家的充電協議壁壘，讓USB PD成為最後贏家。GaN的出現，不僅讓消費者獲得更好的體驗，也讓企業擁有更高的利潤率，而在未來，更高輸出功率成為必然方向，也將推動者GaN充電器的進一步發展。

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